JP7185980B2 - Superconducting qubits with Josephson junctions for improved qubits, methods of fabricating superconducting qubits, and methods of forming microwave devices - Google Patents

Superconducting qubits with Josephson junctions for improved qubits, methods of fabricating superconducting qubits, and methods of forming microwave devices Download PDF

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Description

本発明は、一般に超伝導デバイスに関する。より詳細には、本発明は、改善型キュービットのためのジョセフソン接合に関する。 The present invention relates generally to superconducting devices. More particularly, the present invention relates to Josephson junctions for improved qubits.

いくつかの物理的な物体が、キュービットの潜在的な実装形態として提案されてきている。しかしながら、固体回路、そして特に超伝導回路は、多数の相互に作用するキュービットを用いて回路が形成されることを可能にするスケーラビリティを提供するので非常に関心の高いものである。超伝導キュービットは、典型的にはジョセフソン接合を基礎にしている。ジョセフソン接合は、例えば、薄い絶縁障壁により結合された2つの超伝導体である。ジョセフソン接合を、超伝導電極同士の間のAlなどの絶縁トンネル障壁によって製造することができる。このようなジョセフソン接合に関して、最大許容超伝導電流が、臨界電流Iである。超伝導量子チップにおいて使用される超伝導トンネル接合(またジョセフソン接合とも呼ばれる)は、ジョセフソン・インダクタンスを示し、これは、超伝導電流を与える能力を除いて回路内の従来のインダクタと同等である。 Several physical objects have been proposed as potential implementations of qubits. However, solid-state circuits, and especially superconducting circuits, are of great interest because they offer scalability that allows circuits to be formed with large numbers of interacting qubits. Superconducting qubits are typically based on Josephson junctions. A Josephson junction, for example, is two superconductors joined by a thin insulating barrier. A Josephson junction can be fabricated with an insulating tunnel barrier such as Al 2 O 3 between the superconducting electrodes. For such a Josephson junction, the maximum allowable supercurrent is the critical current Ic . Superconducting tunnel junctions (also called Josephson junctions) used in superconducting quantum chips exhibit Josephson inductance, which is equivalent to conventional inductors in circuits except for their ability to provide superconducting current. be.

改善型キュービットのためのジョセフソン接合を備えた超伝導キュービット、超伝導キュービットを製造する方法およびマイクロ波デバイスを形成する方法を提供する。 Superconducting qubits with Josephson junctions for improved qubits, methods of fabricating superconducting qubits, and methods of forming microwave devices are provided.

本発明の実施形態は、超伝導キュービットを対象とする。超伝導キュービットの非限定的な例は、非超伝導金属の上に形成された第1の超伝導体および第2の超伝導体を含むジョセフソン接合と、ジョセフソン接合と並列なキャパシタとを含む。 Embodiments of the present invention are directed to superconducting qubits. A non-limiting example of a superconducting qubit is a Josephson junction comprising a first superconductor and a second superconductor formed on a non-superconducting metal, and a capacitor in parallel with the Josephson junction. including.

本発明の実施形態は、超伝導キュービットを製造する方法を対象とする。方法の非限定的な例は、ジョセフソン接合を設けることであり、ジョセフソン接合が非超伝導金属の上に形成された第1の超伝導体および第2の超伝導体を含む、上記設けることと、ジョセフソン接合と並列にキャパシタを結合することとを含む。 Embodiments of the present invention are directed to methods of fabricating superconducting qubits. A non-limiting example of a method is to provide a Josephson junction, the Josephson junction comprising a first superconductor and a second superconductor formed on a non-superconducting metal. and coupling a capacitor in parallel with the Josephson junction.

本発明の実施形態は、超伝導キュービットを対象とする。超伝導キュービットの非限定的な例は、第1の超伝導体と第2の超伝導体との間に形成された非超伝導金属を含むジョセフソン接合と、ジョセフソン接合と並列なキャパシタとを含む。 Embodiments of the present invention are directed to superconducting qubits. A non-limiting example of a superconducting qubit is a Josephson junction comprising a non-superconducting metal formed between a first superconductor and a second superconductor and a capacitor in parallel with the Josephson junction. including.

本発明の実施形態は、超伝導キュービットを製造する方法を対象とする。方法を機能させる非限定的な例は、ジョセフソン接合を設けることであり、ジョセフソン接合が第1の超伝導体と第2の超伝導体との間に形成された非超伝導金属を含む、上記設けることと、ジョセフソン接合と並列にキャパシタを結合することとを含む。 Embodiments of the present invention are directed to methods of fabricating superconducting qubits. A non-limiting example of how the method works is to provide a Josephson junction, the Josephson junction comprising a non-superconducting metal formed between a first superconductor and a second superconductor. , and coupling a capacitor in parallel with the Josephson junction.

本発明の実施形態は、マイクロ波デバイスを形成する方法を対象とする。方法の非限定的な例は、超伝導キュービットを設けることであり、超伝導キュービットが第1の超伝導体、第2の超伝導体および非超伝導金属を有するジョセフソン接合を含む、上記設けることと、超伝導キュービットに読出し共振器を結合することとを含む。 Embodiments of the present invention are directed to methods of forming microwave devices. A non-limiting example of a method is to provide a superconducting qubit, the superconducting qubit comprising a Josephson junction having a first superconductor, a second superconductor and a non-superconducting metal, and coupling a readout resonator to the superconducting qubit.

さらなる技術的な特徴および利点は、本発明の技術を通して実現される。発明の実施形態および態様が、本明細書において詳細に説明され、そして権利を主張する主題の一部と考えられる。より良く理解するために、詳細な説明および図面を参照されたい。 Additional technical features and advantages are realized through the techniques of the present invention. Embodiments and aspects of the invention are described in detail herein and are considered a part of the claimed subject matter. For a better understanding, please refer to the detailed description and drawings.

本明細書において記述する排他的な権利の具体的なものが、添付の特許請求の範囲に特に示されておりそして明確に権利を主張している。発明の実施形態の前述のおよび他の特徴および利点は、添付の図面とともに下記の詳細な説明から明らかである。 Specifics of the exclusive rights set forth herein are particularly pointed out and distinctly claimed in the appended claims. The foregoing and other features and advantages of embodiments of the invention are apparent from the detailed description below, taken in conjunction with the accompanying drawings.

本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービットを製造する上面図である。FIG. 3A is a top view of fabricating a superconducting qubit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による図1の断面図である。2 is a cross-sectional view of FIG. 1 according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービットを製造する上面図である。FIG. 3A is a top view of fabricating a superconducting qubit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による図3の断面図である。4 is a cross-sectional view of FIG. 3 according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービットを製造する上面図である。FIG. 3A is a top view of fabricating a superconducting qubit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による図5の断面図である。6 is a cross-sectional view of FIG. 5 according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービット100を製造する上面図である。FIG. 2A is a top view of fabricating a superconducting qubit 100 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による図7の断面図である。8 is a cross-sectional view of FIG. 7 according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービットを製造する上面図である。FIG. 3A is a top view of fabricating a superconducting qubit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による図9の断面図である。10 is a cross-sectional view of FIG. 9 according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービットを製造する上面図である。FIG. 3A is a top view of fabricating a superconducting qubit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による図11の断面図である。12 is a cross-sectional view of FIG. 11 according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービットを製造する上面図である。FIG. 3A is a top view of fabricating a superconducting qubit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による図13の断面図である。14 is a cross-sectional view of FIG. 13 according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態による量子コンピューティングにおいて利用することができるマイクロ波デバイスの概略図である。1 is a schematic diagram of a microwave device that can be utilized in quantum computing according to embodiments of the invention; FIG. 本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービットを製造する方法のフロー・チャートである。1 is a flow chart of a method of fabricating a superconducting qubit according to an embodiment of the invention; 本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービットを製造する方法のフロー・チャートである。1 is a flow chart of a method of fabricating a superconducting qubit according to an embodiment of the invention; 本発明の実施形態にしたがってマイクロ波デバイスを形成するフロー・チャートである。4 is a flow chart for forming a microwave device according to embodiments of the present invention;

本明細書に描かれた図は、例示である。発明の思想から乖離することなく本明細書に記述した図または動作に対して多くの変形形態があってもよい。例えば、行為を違った順番で実行することができる、または行為を、追加する、削除するもしくは修正することができる。また、「結合した(coupled)」という用語およびその変形形態は、2つの要素同士の間に通信経路を有することを記述し、その要素同士の間に介在する要素/接続のない状態でその要素同士の間の直接接続を必然的に含むことはない。これらの変形形態のすべてが、明細書の一部と考えられる。 The figures depicted herein are exemplary. There may be many variations to the figures or acts described herein without departing from the spirit of the invention. For example, acts may be performed in a different order, or acts may be added, deleted or modified. Also, the term "coupled" and variations thereof describes having a communication path between two elements, and the elements without intervening elements/connections between them. does not necessarily include a direct connection between them. All of these variations are considered part of the specification.

開示した実施形態の添付の図および下記の詳細な説明では、図に図示された様々な要素は、2桁または3桁の参照番号を与えられる。僅かな例外を除き、各参照番号の最も左の桁は、その要素が最初に図示された図に対応する。 In the accompanying figures and the following detailed description of the disclosed embodiments, various elements illustrated in the figures are given two or three digit reference numerals. With few exceptions, the leftmost digit of each reference number corresponds to the figure in which the element is first illustrated.

簡潔さの目的で、半導体デバイスおよび集積回路(IC)製造に関する従来技術を、本明細書では詳細に説明することも説明しないこともある。その上、本明細書において説明する様々なタスクおよびプロセス・ステップを、本明細書では詳細に記述しない追加のステップまたは機能を有するさらに包括的な手順またはプロセスへと組み込むことができる。特に、半導体デバイスおよび半導体に基づくICの製造における様々なステップは、良く知られており、そのように簡潔さのために、多くの従来のステップを、本明細書では簡潔に述べるだけであろう、または良く知られているプロセスの詳細を提供せずに完全に省略するだろう。 For the sake of brevity, the prior art relating to semiconductor device and integrated circuit (IC) manufacturing may or may not be described in detail herein. Moreover, various tasks and process steps described herein may be incorporated into more generic procedures or processes having additional steps or functions not described in detail herein. In particular, the various steps in the manufacture of semiconductor devices and semiconductor-based ICs are well known, and so for the sake of brevity, many conventional steps will only be briefly described herein. , or omit it entirely without providing details of the well-known process.

発明の態様により具体的に関係する技術の全体像にここで転じて、ゲート方式の(gate-based)超伝導量子コンピューティングに関して、(回路を形成している)キュービットの周波数が十分に制御されており、狭い分布を有することが重要である。最先端技術では、キュービットは、ジョセフソン接合を形成するために酸化物トンネル接合を使用し、そしてジョセフソン接合が回路/デバイスに非線形インダクタンスを与える。シャント・キャパシタが製作され、キュービットとして働く非線形オシレータを作り出す。このキュービットの周波数は、式

Figure 0007185980000001

により与えられる、ここでLがジョセフソン接合の非線形インダクタンスであり、Cがシャント・キャパシタンスである。各ジョセフソン接合は超伝導臨界電流Iを有し、そしてジョセフソン・インダクタンスを式
Figure 0007185980000002

によりIに関係させる、ここでφは磁束量子である。これらの2つの式を組み合わせると、狭い周波数分布(これは、名目上同一のキュービットの周波数の差を指す)は、ジョセフソン接合およびシャント・キャパシタンスCの臨界電流の変動性によるものである。名目上同一のキュービットの集合(population)の周波数広がりは、標準リソグラフィおよびパターニング法により形成されるキャパシタンスとは対照的にジョセフソン接合の臨界電流(I)の広がりとして始まることが知られている。加えて、内部のどこかからデバイスへのまたは外部システムへのいずれかのキュービットからのエネルギー損失のすべての源を減少させることによりキュービットのコヒーレンス時間を増加させることが望ましい。(トンネル障壁それ自体のために使用される酸化物などの)誘電体を含むことが、さらなる損失およびコヒーレンス時間の関連する減少につながることがある。 Turning now to an overview of the technology more specifically concerned with aspects of the invention, for gate-based superconducting quantum computing, the frequency of the qubits (forming the circuit) is well controlled. It is important to have a narrow distribution. In the state of the art, qubits use oxide tunnel junctions to form Josephson junctions, and Josephson junctions provide nonlinear inductance to circuits/devices. A shunt capacitor is fabricated to create a nonlinear oscillator that acts as a qubit. The frequency of this qubit is given by the formula
Figure 0007185980000001

where L is the nonlinear inductance of the Josephson junction and C is the shunt capacitance. Each Josephson junction has a superconducting critical current Ic , and the Josephson inductance is given by the expression
Figure 0007185980000002

to I c by where φ 0 is the flux quantum. Combining these two equations, the narrow frequency distribution (which refers to the frequency difference of nominally identical qubits) is due to the variability of the critical currents of the Josephson junctions and the shunt capacitance C. It is known that the frequency spread of a nominally identical qubit population begins as a spread of the critical current (I c ) of a Josephson junction as opposed to the capacitance created by standard lithographic and patterning methods. there is In addition, it is desirable to increase the coherence time of the qubit by reducing all sources of energy loss from the qubit either from somewhere inside to the device or to an external system. Including a dielectric (such as the oxide used for the tunnel barrier itself) can lead to further losses and an associated decrease in coherence time.

接合の臨界電流Iの広がり(すなわち、違い)(または同様に抵抗の違い)は、ほぼ

Figure 0007185980000003

のように変化する、ここでAが接合の面積である。この依存性は、ジョセフソン接合で、またMgOおよびAlOの両方が障壁として使用されてきている磁気抵抗ランダム・アクセス・メモリ(MRAM)トンネル接合でも観察されてきている。このことは、臨界電流Iの値に対する面積Aの依存性が普遍的な振る舞いであることを示している。この問題が何十年にわたり研究されてきているとはいえ、所与の大きさのジョセフソン接合に関して広がり(すなわち臨界電流Iの違い)を減少させることにおいて、事実上何の進歩も報告されていない。広がりの狭い制御をともなう多くのキュービットを作らなければならない量子コンピューティングのケースでは、この問題はますます重要になってくる。酸化物接合の広がりを制御する(すなわち、所与の大きさのジョセフソン接合を用いてそれぞれ設計されたジョセフソン接合デバイス同士の間の酸化物接合の違いを制御する)際に、さらなる進歩がなされ得ることが可能であるはずであるけれども、実際的な量子コンピュータが作られようとしている場合には、代替案の探究は、新たな緊急性を持つようになる。 The spread (i.e. difference) in the critical current Ic of the junction (or similarly the difference in resistance) is approximately
Figure 0007185980000003

where A is the area of the junction. This dependence has been observed in Josephson junctions and also in magnetoresistive random access memory (MRAM) tunnel junctions where both MgO 2 and AlO 2 have been used as barriers. This indicates that the dependence of area A on the value of critical current Ic is a universal behavior. Although this problem has been studied for decades, virtually no progress has been reported in reducing the broadening (i.e., the critical current I c difference) for a given size Josephson junction. not This issue becomes even more important in the case of quantum computing, where many qubits must be created with narrow control over their spread. Further advances have been made in controlling oxide junction spread (i.e., controlling oxide junction differences between Josephson junction devices each designed with a given Josephson junction size). What could be done should be possible, but the search for alternatives takes on new urgency when practical quantum computers are about to be built.

発明の態様の全体像にここで転じて、発明の1つまたは複数の実施形態は、トランスモン・キュービットに対して超伝導絶縁体超伝導ジョセフソン接合を使用する代わりに、超伝導-通常-超伝導ジョセフソン接合を使用することにより先行技術の上に記述した欠点に対処する。初めは、接合特性同士が2つのケースに対して類似している、すなわち、両者に対して同じ位相/電圧関係をともなうことが現れることも現れないこともある。しかしながら、名目上同一の超伝導絶縁体超伝導接合に関する臨界電流Iの揺らぎの起源が、障壁厚さについてのトンネル電流Iの急峻な指数関数的依存性により強調されたトンネル障壁厚さの微妙な違いから生じると考えられている。加えて、I揺らぎは、しばしば二準位系(TLS)と呼ばれる酸化物障壁内のまたは酸化物/金属界面のところの欠陥に由来することがある。本発明の実施形態によれば、秩序パラメータの減衰に関する特性長目盛り(scale)は、超伝導絶縁体超伝導接合に対してよりも超伝導通常金属超伝導接合に対して10~100倍長いことがある。したがって、臨界電流Iの制御は、キャパシタおよび超伝導通常金属超伝導ジョセフソン接合から形成された超伝導キュービットを有することによって得ることが比例して容易である。通常金属は、超伝導金属ではない、このことは通常金属(非超伝導金属)が、(9ケルビン(K)、4K、等以下などの)低温で超伝導にならないことを意味する。通常金属は、酸化物層などの誘電体材料の代わりにトンネル金属として利用される。超伝導通常金属超伝導接合を用いて作られたジョセフソン接合を有する名目上同一の超伝導キュービットは、超伝導絶縁体超伝導接合を用いて作られたジョセフソン接合を有する名目上同一の超伝導キュービットに対するよりも臨界電流Iのより小さな広がりを有する(これは、臨界電流Iがほとんど同じ(すなわち、狭く分布している)ことを意味する)。酸化物トンネル障壁を削除し、そしてこれを通常金属で置き換えることにより、TLS含有誘電材料の除去の結果、コヒーレンスが改善される。 Turning now to an overview of aspects of the invention, one or more embodiments of the invention instead of using superconducting-insulator-superconducting Josephson junctions for transmon qubits, superconducting-normal - Addressing the above-described drawbacks of the prior art by using superconducting Josephson junctions. Initially, it may or may not appear that the junction characteristics are similar for the two cases, ie with the same phase/voltage relationship for both. However, the origin of the fluctuations in the critical current Ic for the nominally identical superconducting-insulator superconducting junction is emphasized by the steep exponential dependence of the tunneling current Ic on the barrier thickness. It is believed that this is due to subtle differences. In addition, Ic fluctuations can originate from defects in the oxide barrier or at the oxide/metal interface, often referred to as two-level systems (TLS). According to embodiments of the present invention, the characteristic length scale for the decay of the order parameter is 10-100 times longer for superconducting normal metal superconducting junctions than for superconducting insulator superconducting junctions. There is Control of the critical current I c is therefore proportionally easier to obtain by having a capacitor and a superconducting qubit formed from a superconducting normal-metal Josephson junction. Ordinary metals are not superconducting metals, which means that ordinary metals (non-superconducting metals) do not become superconducting at low temperatures (such as below 9 Kelvin (K), 4K, etc.). Metals are commonly used as tunnel metals instead of dielectric materials such as oxide layers. Nominally identical superconducting qubits with Josephson junctions made using superconducting normal metal superconducting junctions Nominally identical superconducting qubits with Josephson junctions made using superconducting insulator superconducting junctions have a smaller spread of the critical currents I c than for superconducting qubits (which means that the critical currents I c are almost the same (ie, narrowly distributed)). Eliminating the oxide tunnel barrier and replacing it with a normal metal improves coherence as a result of the removal of the TLS-containing dielectric material.

本発明の態様のより詳細な説明にここで転じて、図1~図8は、本発明の実施形態による超伝導キュービット100の製造を描いている。図1は、本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービット100を製造する上面図を描いている。図2は、本発明の実施形態による図1の断面図を描いている。超伝導キュービット100の製造は、コンタクトが先のプロセス(contacts first process)を使用し、そこではコンタクト(すなわち、超伝導電極)を非超伝導材料であるトンネル障壁材料の前に堆積する。 Turning now to a more detailed description of aspects of the present invention, FIGS. 1-8 depict fabrication of a superconducting qubit 100 according to embodiments of the present invention. FIG. 1 depicts a top view of fabricating a superconducting qubit 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 depicts a cross-sectional view of FIG. 1 according to an embodiment of the invention. Fabrication of superconducting qubit 100 uses a contacts first process in which the contacts (ie, superconducting electrodes) are deposited before the tunnel barrier material, which is a non-superconducting material.

超伝導材料102を、基板202の最上部に形成する。超伝導材料102の非限定的な例は、ニオブ(Nb)、アルミニウム(Al)、窒化チタン(TiN)、および他の適した超伝導体などの材料を含む。 A superconducting material 102 is formed on top of the substrate 202 . Non-limiting examples of superconducting material 102 include materials such as niobium (Nb), aluminum (Al), titanium nitride (TiN), and other suitable superconductors.

基板202にとって適した材料の非限定的な例は、Si(シリコン)、歪Si、SiC(炭化シリコン)、Ge(ゲルマニウム)、SiGe(シリコン・ゲルマニウム)、SiGeC(シリコン-ゲルマニウム-炭素)、Si合金、Ge合金、III-V材料(例えば、GaAs(ガリウム・ヒ素)、InAs(インジウム・ヒ素)、InP(インジウム・リン)、もしくはアルミニウム・ヒ素(AlAs))、II-VI材料(例えば、CdSe(セレン化カドミウム)、CdS(硫化カドミウム)、CdTe(テルル化カドミウム)、ZnO(酸化亜鉛)、ZnSe(セレン化亜鉛)、ZnS(硫化亜鉛)、もしくはZnTe(テルル化亜鉛))、またはこれらの任意の組み合わせを含む。半導体材料の他の非限定的な例は、III-V材料、例えば、リン化インジウム(InP)、ガリウム・ヒ素(GaAs)、アルミニウム・ヒ素(AlAs)、またはこれらの任意の組み合わせを含む。III-V材料は、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、などの少なくとも1種の「III族元素」、および窒素(N)、リン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)などの少なくとも1種の「V族元素」を含むことができる。 Non-limiting examples of suitable materials for substrate 202 include Si (silicon), strained Si, SiC (silicon carbide), Ge (germanium), SiGe (silicon germanium), SiGeC (silicon-germanium-carbon), Si alloys, Ge alloys, III-V materials (e.g. GaAs (Gallium Arsenide), InAs (Indium Arsenide), InP (Indium Phosphorus), or Aluminum Arsenide (AlAs)), II-VI materials (e.g. CdSe (cadmium selenide), CdS (cadmium sulfide), CdTe (cadmium telluride), ZnO (zinc oxide), ZnSe (zinc selenide), ZnS (zinc sulfide), or ZnTe (zinc telluride)), or these Including any combination. Other non-limiting examples of semiconductor materials include III-V materials such as indium phosphide (InP), gallium arsenide (GaAs), aluminum arsenide (AlAs), or any combination thereof. III-V materials include at least one "group III element" such as aluminum (Al), boron (B), gallium (Ga), indium (In), and nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), and at least one “group V element” can be included.

図3は、本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービット100を製造する上面図を描いている。図4は、本発明の実施形態による図3の断面図を描いている。超伝導キュービット100の超伝導材料102をパターニングする。図を不明瞭にしないように超伝導キュービット100に関係するそれぞれの素子を示さないけれども、製造プロセスは、単一ステップ・リソグラフィおよび引き続くエッチングを用いて、読出し共振器、グランド・プレーン(ground plane)、キャパシタまたは接合コンタクトあるいはこれらの組み合わせをパターニングする。一例として、超伝導材料102の最上部にレジスト層(これはポジ・レジストであってもネガ・レジストであってもよい)を堆積しそして所望のパターンにパターニングするために、リソグラフィを実行することができる。適宜に、超伝導材料102(例えば、TiNまたはNb)のエッチングを、反応性イオン・エッチング(RIE)中にClまたはBClエッチャントで実現することができる。TiNのエッチングを、「標準洗浄1」(NHOH+H)などのウェット・エッチを用いてやはり実現することもできる。 FIG. 3 depicts a top view of fabricating a superconducting qubit 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 depicts a cross-sectional view of FIG. 3 according to an embodiment of the invention. The superconducting material 102 of the superconducting qubit 100 is patterned. Although the respective elements involved in superconducting qubit 100 are not shown so as not to obscure the figure, the fabrication process uses single-step lithography and subsequent etching to form the readout resonator, ground plane, and ground plane. ), pattern capacitors or junction contacts or a combination thereof. As an example, performing lithography to deposit a layer of resist (which may be a positive or negative resist) on top of superconducting material 102 and pattern it into the desired pattern. can be done. Optionally, etching of superconducting material 102 (eg, TiN or Nb) can be accomplished with Cl2 or BCl3 etchants during reactive ion etching (RIE). Etching of TiN can also be accomplished using a wet etch such as "standard clean 1" ( NH4OH + H2O2 ) .

超伝導材料102のパターニングは、超伝導電極304Aと304Bとの間にスペース302をもたらす。スペース302は、非超伝導材料(すなわち、通常金属)を堆積するための準備である。スペース302(すなわち、ギャップ)の間隔は、約0.1~10ミクロン(μm)の範囲にわたることがある。加えて、超伝導材料102のパターニングは、超伝導キュービット100用のシャント・キャパシタであるキャパシタ310 C1およびキャパシタ312 C2をもたらす。本発明のいくつかの実施形態では、両方のキャパシタ310 C1と312 C2を利用することができる。本発明のいくつかの実施形態では、1つだけのキャパシタがパターニングされるように、キャパシタ310 C1または312 C2のうちの一方だけを利用することができる。 The patterning of superconducting material 102 results in space 302 between superconducting electrodes 304A and 304B. Spaces 302 are provisioned for depositing non-superconducting materials (ie, usually metals). The spacing of spaces 302 (ie, gaps) may range from approximately 0.1 to 10 microns (μm). In addition, the patterning of superconducting material 102 results in shunt capacitors for superconducting qubit 100, capacitor 310 C1 and capacitor 312 C2. Both capacitors 310 C1 and 312 C2 may be utilized in some embodiments of the present invention. In some embodiments of the invention, only one of capacitors 310 C1 or 312 C2 may be utilized such that only one capacitor is patterned.

図5は、本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービット100を製造する上面図を描いている。図6は、本発明の実施形態による図5の断面図を描いている。見られるように、非超伝導金属502を、超伝導材料102および基板202の最上部に堆積する。非超伝導金属502を、トンネル障壁になるようにスペース302内に堆積する。例えば、超伝導キュービット100の表面をその場で洗浄することができ、次いで非超伝導金属502の金属堆積を実行する。非超伝導金属502を、銅(Cu)、白金(Pt)、等とすることができる。他の適したトンネル非超伝導金属502の別の例は、Au、Ag、Pd、等を含むことができる。どの金属のペアを超伝導金属および通常金属に対して使用するかの選択は、いくつかの要因により決められるだろう。第1に、材料の清浄度を要因とすることができ、特に通常金属が重要であり、通常金属では多くの関心事が材料中の電子の平均自由行程によってある部分支配されるコヒーレンス長である。加えて、(要因としての)所望の動作温度が、超伝導遷移温度の最小の限界を設定するだろう。最後に、2つの金属の加工および共存の容易さを要因とすることができ、特に形成する際に、清浄な非散乱界面が重要であろう。 FIG. 5 depicts a top view of fabricating a superconducting qubit 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 depicts a cross-sectional view of FIG. 5 according to an embodiment of the invention. As can be seen, non-superconducting metal 502 is deposited on top of superconducting material 102 and substrate 202 . A non-superconducting metal 502 is deposited in space 302 to act as a tunnel barrier. For example, the surface of superconducting qubit 100 can be cleaned in situ, then metal deposition of non-superconducting metal 502 is performed. The non-superconducting metal 502 can be copper (Cu), platinum (Pt), or the like. Other examples of other suitable tunneling non-superconducting metals 502 can include Au, Ag, Pd, and the like. The choice of which metal pairs to use for the superconducting and normal metals will depend on several factors. First, the cleanliness of the material can be a factor, especially metals, where most of the concern is the coherence length, which is governed in part by the mean free path of the electrons in the material. . In addition, the desired operating temperature (as a factor) will set the minimum limit for the superconducting transition temperature. Finally, the ease of processing and coexistence of the two metals can be a factor, especially when forming, a clean, non-scattering interface will be important.

非超伝導金属502の高さH1または厚さは、約10~1000ナノメートル(nm)の範囲にわたることがあり、ほぼ200nmが好まれる(しかし必ずしも必要でない)ことをともなう。 The height H1 or thickness of the non-superconducting metal 502 may range from approximately 10 to 1000 nanometers (nm), with approximately 200 nm being preferred (but not required).

図7は、本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービット100を製造する上面図を描いている。図8は、本発明の実施形態による図7の断面図を描いている。 FIG. 7 depicts a top view of fabricating a superconducting qubit 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 depicts a cross-sectional view of FIG. 7 according to an embodiment of the invention.

非超伝導金属502を、接合領域内だけになるようにパターニングし、これによりジョセフソン接合702を形成する。接合領域は、2つの超伝導電極304Aと304Bとの間である。ジョセフソン接合702を、超伝導電極304A、非超伝導金属502、および超伝導電極304Bから形成する。非超伝導金属502の一部分が、超伝導電極304Aと304Bの最上部に残っても残らなくてもよい。非超伝導金属502を、基板202および超伝導金属102の他の部分から除去する。本発明のいくつかの実施形態では、非超伝導金属502を、スペース302内にだけ残るようにパターニングすることができる。本発明のいくつかの実施形態では、非超伝導金属502を、超伝導電極304Aと304Bを完全に覆う(または80%、90%、等を超えて覆う)ようにパターニングすることができる。 The non-superconducting metal 502 is patterned only within the junction area, thereby forming a Josephson junction 702 . The junction area is between two superconducting electrodes 304A and 304B. Josephson junction 702 is formed from superconducting electrode 304A, non-superconducting metal 502, and superconducting electrode 304B. A portion of non-superconducting metal 502 may or may not remain on top of superconducting electrodes 304A and 304B. Non-superconducting metal 502 is removed from substrate 202 and other portions of superconducting metal 102 . In some embodiments of the present invention, non-superconducting metal 502 can be patterned to remain only in spaces 302 . In some embodiments of the present invention, non-superconducting metal 502 may be patterned to completely cover (or more than 80%, 90%, etc.) superconducting electrodes 304A and 304B.

非超伝導金属502であるトンネル接合をパターニングするために、リソグラフィを実行し(例えば、フォトレジストを堆積してパターニングすることができ)、そして、リソグラフィを使用して形成したパターンにしたがって、トンネル金属を超伝導金属102およびシリコン(例えば、基板202)に対して選択的にエッチングする。これゆえ、超伝導金属102およびシリコン(例えば、基板202)を残したままで(またはエッチングしないで)、非超伝導金属502の所望の部分を除去する。例えば、(非超伝導金属502としての)Cuを、多数の市販のエッチャントを使用して(超伝導金属102としての)TiNに対して選択的にエッチングすることができる。例の市販のエッチャントは、(KMG Electronic Chemicalsと合併した)Cyantek Corporationによるクロム・エッチャントCR-7、Transene Company、Inc.からのアルミニウム・エッチャントEtch A、またはTransene Company、Inc.からの銅エッチャントを含むことができる。 Lithography is performed (eg, photoresist can be deposited and patterned) to pattern the tunnel junction, which is the non-superconducting metal 502, and the tunnel metal is deposited according to the pattern formed using lithography. is selectively etched with respect to superconducting metal 102 and silicon (eg, substrate 202). Thus, desired portions of non-superconducting metal 502 are removed while leaving (or not etching) superconducting metal 102 and silicon (eg, substrate 202). For example, Cu (as non-superconducting metal 502) can be selectively etched with respect to TiN (as superconducting metal 102) using a number of commercially available etchants. An example commercially available etchant is Chromium Etchant CR-7, Transene Company, Inc. by Cyantek Corporation (merged with KMG Electronic Chemicals). aluminum etchant Etch A from Transene Company, Inc.; can contain a copper etchant from

図8に超伝導温度における臨界/超伝導電流Iの電気的な流れを図示するための任意の方向として、臨界電流Iは、超伝導電極304Aから非超伝導金属502へと接合領域の非超伝導金属502をトンネルして通り、超伝導電極304Bへと戻って流れることができる。本明細書において論じた技術を使用して、名目上同一の超伝導キュービット100(または下記に論じる名目上同一の超伝導キュービット900)を、それらそれぞれの臨界電流Iについて同じ値またはほぼ同じ値に形成することができ、これにより超伝導体絶縁体超伝導体ジョセフソン接合を用いる名目上同一の最先端技術キュービットに関する臨界電流Iよりもそれらの臨界電流Iに関する値のより小さな広がりを有する。 As an arbitrary direction for illustrating the electrical flow of the critical/superconducting current I c at superconducting temperatures in FIG. It can tunnel through non-superconducting metal 502 and flow back to superconducting electrode 304B. Using the techniques discussed herein, nominally identical superconducting qubits 100 (or nominally identical superconducting qubits 900, discussed below) can have the same or approximately the same value for their respective critical currents I c . can be formed to the same value, whereby the value for their critical current I c is lower than that for nominally identical state-of-the-art qubits using superconductor-insulator-superconductor Josephson junctions. have a small spread.

図9~図14は、本発明の実施形態による超伝導キュービット900の製造を描いている。図9は、本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービット900を製造する上面図を描いている。図10は、本発明の実施形態による図9の断面図を描いている。超伝導キュービット900の製造は、二層プロセスを使用し、そこでは非超伝導材料であるトンネル障壁材料を、コンタクト(すなわち超伝導電極)の前に/下に堆積する。 9-14 depict fabrication of a superconducting qubit 900 according to embodiments of the present invention. FIG. 9 depicts a top view of fabricating a superconducting qubit 900 according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 depicts a cross-sectional view of FIG. 9 according to an embodiment of the invention. Fabrication of the superconducting qubit 900 uses a two-layer process in which a non-superconducting tunnel barrier material is deposited in front of/below the contact (ie superconducting electrode).

非超伝導金属502を、基板202の最上部に堆積する。超伝導材料102を、非超伝導金属502の最上部に堆積する。のように、非超伝導金属502を、銅(Cu)、白金(Pt)、等とすることができる。他の適したトンネル非超伝導金属502の別の例は、Au、Ag、Pd、等を含むことができる。超伝導材料102の非限定的な例は、ニオブ(Nb)、アルミニウム(Al)、窒化チタン(TiN)、および他の適した超伝導体などの材料を含む。 A non-superconducting metal 502 is deposited on top of substrate 202 . Superconducting material 102 is deposited on top of non-superconducting metal 502 . As such, the non-superconducting metal 502 can be copper (Cu), platinum (Pt), or the like. Other examples of other suitable tunneling non-superconducting metals 502 can include Au, Ag, Pd, and the like. Non-limiting examples of superconducting material 102 include materials such as niobium (Nb), aluminum (Al), titanium nitride (TiN), and other suitable superconductors.

図11は、本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービット100を製造する上面図を描いている。図12は、本発明の実施形態による図11の断面図を描いている。超伝導材料102および非超伝導金属502の両方をパターニングする。超伝導キュービット100に関係する各素子が図を不明確にしないために示されていないとはいえ、製造プロセスはやはり、単一ステップ・リソグラフィおよび引き続くエッチングを用いて、読出し共振器、グランド・プレーン、キャパシタまたは接合コンタクトあるいはその組み合わせもパターニングする。例えば、非超伝導金属502および超伝導材料102用のパターンをレイアウトするために(例えば、パターニングしたフォトレジストを使用して)リソグラフィを実行し、そして超伝導材料102(例えば、TiN、Nb)および非超伝導金属502(Cu)のエッチングを、反応性イオン・エッチング(RIE)中にCl系のエッチャントで行うことができる。図11は、シャント・キャパシタ310 C1と312 C2を形成することを示している。のように、2つのシャント・キャパシタが必ずしも必要ないことがあり、シャント・キャパシタ310 C1と312 C2とのうちの一方だけを、本発明のいくつかの実施形態では利用するかもしれない。この点で、パターニングがまだ短絡した接合を残し、接合が引き続いてパターニングされるだろうことに留意されたい。本発明のいくつかの実施形態では、接合をこの時点で形成することができる。これは、本発明のいくつかの実施形態についてのパターニングのほんの一例のシーケンスであることに留意されたい。発明の他の実施形態では、ジョセフソン接合が製造の最後まで保護されるので、接合を後のある時点に限って形成することが有利かもしれない。 FIG. 11 depicts a top view of fabricating a superconducting qubit 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 12 depicts a cross-sectional view of FIG. 11 according to an embodiment of the invention. Both the superconducting material 102 and the non-superconducting metal 502 are patterned. Although the elements involved in superconducting qubit 100 are not shown to avoid obscuring the figure, the fabrication process still uses single-step lithography and subsequent etching to form the readout resonator, ground and Planes, capacitors or junction contacts or combinations thereof are also patterned. For example, perform lithography (e.g., using patterned photoresist) to lay out patterns for non-superconducting metal 502 and superconducting material 102, and superconducting material 102 (e.g., TiN, Nb) and Etching of the non-superconducting metal 502 (Cu) can be done with a Cl 2 -based etchant during reactive ion etching (RIE). FIG. 11 illustrates forming shunt capacitors 310 C1 and 312 C2. As such, two shunt capacitors may not be necessary, and only one of shunt capacitors 310 C1 and 312 C2 may be utilized in some embodiments of the invention. Note at this point that the patterning will still leave shorted junctions and the junctions will be subsequently patterned. In some embodiments of the invention, the bond can be formed at this point. Note that this is just one example sequence of patterning for some embodiments of the present invention. In other embodiments of the invention, it may be advantageous to form the junction only at some later point in time, as the Josephson junction is preserved until the end of fabrication.

図13は、本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービット900を製造する上面図を描いている。図14は、本発明の実施形態による図13の断面図を描いている。 FIG. 13 depicts a top view of fabricating a superconducting qubit 900 according to an embodiment of the present invention. FIG. 14 depicts a cross-sectional view of FIG. 13 according to an embodiment of the invention.

超伝導金属102を接合領域内でパターニングして、ギャップ1402を形成し、そして超伝導電極304Aと304Bを形成する、これによりジョセフソン接合1302を形成する。接合領域は、2つの超伝導電極304Aと304Bとの間であるがこれらの下である。ジョセフソン接合1302を、超伝導電極304A、下の非超伝導金属502、および超伝導電極304Bから形成する。 Superconducting metal 102 is patterned in the junction area to form gap 1402 and to form superconducting electrodes 304 A and 304 B, thereby forming Josephson junction 1302 . The junction area is between but below the two superconducting electrodes 304A and 304B. Josephson junction 1302 is formed from superconducting electrode 304A, underlying non-superconducting metal 502, and superconducting electrode 304B.

コンタクト内にギャップ1402(すなわち、超伝導電極304Aと304B)をパターニングするために、(例えば、フォトレジストを使用して)リソグラフィを実行し、超伝導材料102を選択的にエッチングし、下にあるトンネル金属(すなわち、非超伝導金属502)エッチングしないように反応性イオン・エッチングを実行する。例えば、DuPont(商標)CuSolve(商標)EKC(商標)575などの多数の市販のエッチャントを使用して、TiN(超伝導材料102)をCu(非超伝導金属502)に対して選択的にエッチングすることができる。 To pattern gaps 1402 (ie, superconducting electrodes 304A and 304B) in the contacts, lithography is performed (eg, using photoresist) to selectively etch superconducting material 102 and remove the underlying superconducting material 102. A reactive ion etch is performed so as not to etch the tunnel metal (ie, the non-superconducting metal 502). Etch TiN (superconducting material 102) selectively to Cu (non-superconducting metal 502) using a number of commercially available etchants such as, for example, DuPont™ CuSolve™ EKC™ 575 can do.

非超伝導金属502の高さH2または厚さは、約10~1000nmの範囲にわたることがあり、好ましくは(しかし必ずしも必要ではないが)200nmである。 The height H2 or thickness of the non-superconducting metal 502 may range from about 10-1000 nm, preferably (but not necessarily) 200 nm.

図14に超伝導温度における臨界/超伝導電流Iの電気的な流れを図示するための任意の方向として、臨界電流は、超伝導電極304Aから下の非超伝導金属502へと下り、接合領域内の非超伝導金属502をトンネルして通り、超伝導電極304Bへと上へ戻って流れることができる。理解できるように、最先端技術では置かれたはずであるように、ギャップ1402内にはトンネル障壁がない。むしろ、臨界電流は、ギャップ1402の下方で下にある非超伝導金属502内を進む。ギャップ1402に最も近い超伝導電極304Aと304Bの端部の下にある非超伝導金属502の一部分は、ギャップ1402の下にある非超伝導金属502とともにトンネル障壁として作用する。 As an arbitrary direction to illustrate the electrical flow of the critical/superconducting current I c at superconducting temperatures in FIG. It can tunnel through the non-superconducting metal 502 in the region and flow back up to the superconducting electrode 304B. As can be seen, there is no tunnel barrier within the gap 1402 as would have been placed in the state of the art. Rather, the critical current travels in the underlying non-superconducting metal 502 below the gap 1402 . A portion of non-superconducting metal 502 underlying the ends of superconducting electrodes 304A and 304B closest to gap 1402 acts as a tunnel barrier with non-superconducting metal 502 under gap 1402. FIG.

回路量子電気力学では、量子コンピューティングは、量子情報を操作し記憶するための非線形超伝導デバイス(すなわち、キュービット)、およびキュービット同士の間の対話を読み出すまたは容易にするあるいはその両方のための(例えば、二次元(2D)平面導波路としてまたは三次元(3D)マイクロ波キャビティとして)共振器を採用する。一例として、各超伝導キュービットは、接合と並列なキャパシタによりシャントされた1つまたは複数のジョセフソン接合を含む。キュービットは、2Dまたは3Dマイクロ波キャビティに容量性結合される。キュービットに関係する電磁エネルギーは、キュービットを形成するジョセフソン接合ならびに容量および誘導素子に蓄えられる。図15は、本発明の実施形態にしたがって量子コンピューティングで利用することができるマイクロ波デバイス1500の概略を描いている。マイクロ波デバイス1500は、超伝導キュービット100または900を含む。1つのマイクロ波デバイス1500が例として示されており、当業者なら理解するように、多数のマイクロ波デバイス1500を量子コンピュータでは含むことができることを理解すべきである。マイクロ波デバイス1500を、超伝導キュービット100、900にエネルギーを与えるため(すなわち、駆動するため)そして読み出すために利用することができる。この例では、超伝導キュービット100、900を、反射でエネルギーを与えそして読み出すことができる。他の実装形態では、当業者なら理解するように、超伝導キュービット100、900に伝送でエネルギーを与えそして読み出すことができる。 In circuit quantum electrodynamics, quantum computing refers to nonlinear superconducting devices (i.e., qubits) for manipulating and storing quantum information, and for reading and/or facilitating interactions between qubits. (eg, as a two-dimensional (2D) planar waveguide or as a three-dimensional (3D) microwave cavity). As an example, each superconducting qubit includes one or more Josephson junctions shunted by capacitors in parallel with the junctions. A qubit is capacitively coupled to a 2D or 3D microwave cavity. Electromagnetic energy associated with a qubit is stored in the Josephson junctions and capacitive and inductive elements that form the qubit. FIG. 15 schematically depicts a microwave device 1500 that can be utilized in quantum computing according to embodiments of the present invention. Microwave device 1500 includes a superconducting qubit 100 or 900 . One microwave device 1500 is shown by way of example, and it should be understood that multiple microwave devices 1500 may be included in a quantum computer, as will be appreciated by those skilled in the art. A microwave device 1500 can be utilized to energize (ie, drive) and read out the superconducting qubits 100,900. In this example, the superconducting qubits 100, 900 can be reflectively energized and read out. In other implementations, the superconducting qubits 100, 900 can be energized and read out in transmission, as will be appreciated by those skilled in the art.

マイクロ波デバイス1500は、結合キャパシタ1520Aと1520Bにより読出し共振器1505に容量性結合されたキュービット100または900を含む。読出し共振器1505は、2D平面導波路または3Dマイクロ波キャビティを表すことができる。読出し共振器1505を、共振器結合キャパシタ1525によりポート1550に容量性結合させる。ポート1550は、マイクロ波信号(例えば、キュービット100、900にエネルギーを与えるためのキュービット駆動信号および読出し共振器1505を読み出しこれによりキュービット100、900の状態を読み出すための共振器読出し信号)を受信するためおよび読出し共振器1505から反射されたマイクロ波信号を測定する(すなわち、キュービット100、900の状態を受信する)ためのマイクロ波デバイス1500用である。 Microwave device 1500 includes qubit 100 or 900 capacitively coupled to readout resonator 1505 by coupling capacitors 1520A and 1520B. Readout resonator 1505 can represent a 2D planar waveguide or a 3D microwave cavity. Readout resonator 1505 is capacitively coupled to port 1550 by resonator coupling capacitor 1525 . Port 1550 accepts microwave signals (eg, qubit drive signals to energize the qubits 100, 900 and resonator readout signals to read out the readout resonator 1505 and thereby read out the state of the qubits 100, 900). and for measuring the microwave signal reflected from the readout resonator 1505 (ie, receiving the state of the qubits 100, 900).

図16は、本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービット900を製造する方法のフロー・チャート1600を描いている。ブロック1602において、非超伝導金属502の上に形成された第1の超伝導体304Aおよび第2の超伝導体304Bを含むジョセフソン接合1302を設ける。ブロック1604において、シャント・キャパシタ(例えば、キャパシタC1 310、キャパシタC2 312、または両方のキャパシタC1とC2)をジョセフソン接合1302と並列に結合する。 FIG. 16 depicts a flow chart 1600 of a method of fabricating a superconducting qubit 900 according to an embodiment of the invention. At block 1602, a Josephson junction 1302 is provided that includes a first superconductor 304A and a second superconductor 304B formed over non-superconducting metal 502. FIG. At block 1604 , a shunt capacitor (eg, capacitor C 1 310 , capacitor C 2 312 , or both capacitors C 1 and C 2 ) is coupled in parallel with Josephson junction 1302 .

第1の超伝導体304Aおよび第2の超伝導体304Bは、互いに分離されている。第1の超伝導体および第2の超伝導体は、互いを分離するスペース(例えば、ギャップ1402)を有する。スペース(ギャップ1402)は、約0.1~10μmである。非超伝導金属を半導体の上に形成する。非超伝導金属は銅である。非超伝導金属は白金である。 The first superconductor 304A and the second superconductor 304B are separated from each other. The first superconductor and the second superconductor have a space (eg, gap 1402) separating them. The space (gap 1402) is about 0.1-10 μm. A non-superconducting metal is formed over the semiconductor. A non-superconducting metal is copper. The non-superconducting metal is platinum.

図17は、本発明の実施形態にしたがって超伝導キュービット100を製造する方法のフロー・チャート1700を描いている。ブロック1702において、第1の超伝導体304Aと第2の超伝導体304Bとの間に形成された非超伝導金属502を含むジョセフソン接合702を設ける。ブロック1704において、シャント・キャパシタ(例えば、キャパシタC1 310、キャパシタC2 312、または両方のキャパシタC1とC2)をジョセフソン接合702と並列に結合する。 FIG. 17 depicts a flow chart 1700 of a method of fabricating a superconducting qubit 100 according to an embodiment of the invention. At block 1702, a Josephson junction 702 is provided comprising a non-superconducting metal 502 formed between the first superconductor 304A and the second superconductor 304B. At block 1704 , a shunt capacitor (eg, capacitor C 1 310 , capacitor C 2 312 , or both capacitors C 1 and C 2 ) is coupled in parallel with Josephson junction 702 .

非超伝導金属502を、第1の超伝導体304Aと第2の超伝導体304Bの両方の一部の最上部に形成する。非超伝導金属502、第1の超伝導体304A、および第2の超伝導体304Bを、基板202の一部分の上にそれぞれ形成する。第1の超伝導体304Aと第2の超伝導体304Bとは、ギャップ302により互いに分離される。ギャップ302の間隔は、約0.1~10μmの範囲にわたることがある。非超伝導金属を、シリコンの上に形成する。非超伝導金属は銅である。非超伝導金属は白金である。 A non-superconducting metal 502 is formed on top of portions of both the first superconductor 304A and the second superconductor 304B. A non-superconducting metal 502 , a first superconductor 304 A, and a second superconductor 304 B are each formed over a portion of substrate 202 . First superconductor 304 A and second superconductor 304 B are separated from each other by gap 302 . The spacing of the gaps 302 may range from approximately 0.1-10 μm. A non-superconducting metal is formed over the silicon. A non-superconducting metal is copper. The non-superconducting metal is platinum.

図18は、本発明の実施形態にしたがってマイクロ波デバイス1500を形成する方法のフロー・チャート1800を描いている。ブロック1802において、超伝導キュービット100または900を設ける、そこでは超伝導キュービット100、900が第1の超伝導体304A、第2の超伝導体304B、および非超伝導金属502を有するジョセフソン接合702、1302を含む。ブロック1804において、読出し共振器1505を超伝導キュービット100,900に結合する。 FIG. 18 depicts a flow chart 1800 of a method of forming microwave device 1500 according to an embodiment of the present invention. At block 1802, a superconducting qubit 100 or 900 is provided, where the superconducting qubit 100, 900 has a first superconductor 304A, a second superconductor 304B, and a non-superconducting metal 502 Josephson Includes junctions 702 , 1302 . At block 1804, the readout resonator 1505 is coupled to the superconducting qubits 100,900.

回路100、702、1500の回路素子を、超伝導材料から作ることができる。それぞれの共振器、伝送/給電/ポンプ線路を、超伝導材料から作る。(典型的には0.1から20ケルビン(K)までの範囲にわたる低温における)超伝導材料の例は、ニオブ、アルミニウム、タンタル、等を含む。例えば、近接効果接合を超伝導材料から作り、トンネル領域を非超伝導材料から作る。キャパシタを、(典型的に損失の大きい)誘電体とは対照的に真空により分離された超伝導材料から作ることができる。様々な素子を接続している伝送線路(すなわち、電線)を、超伝導材料から作る。 The circuit elements of circuits 100, 702, 1500 can be made from superconducting materials. Each resonator, transmission/feed/pump line is made from superconducting material. Examples of superconducting materials (at low temperatures typically ranging from 0.1 to 20 Kelvin (K)) include niobium, aluminum, tantalum, and the like. For example, the proximity effect junction is made from superconducting material and the tunnel region is made from non-superconducting material. Capacitors can be made from superconducting materials separated by a vacuum as opposed to a (typically lossy) dielectric. The transmission lines (ie, wires) connecting the various elements are made from superconducting material.

本発明の様々な実施形態を、関係する図面を参照して本明細書では説明している。代替の実施形態を、この発明の範囲から逸脱せずに考案することができる。様々な接続関係および位置関係(例えば、覆って、下方に、隣接して、等)を下記の説明ではそして図面では素子同士の間で述べているけれども、向きを変えたとしても説明した機能が維持されるときには、本明細書において説明する位置的関係の多くは向きに依存しないものであることを、当業者なら認識するだろう。これらの接続関係または位置関係あるいはその両方は、別なふうに指定されない限り、直接的であっても間接的であってもよく、本発明は、この点で限定されるものではない。したがって、実体同士の結合は、直接結合または間接結合のいずれを言及することもでき、実体同士の間の位置関係は、直接的な位置関係であっても間接的であってもよい。間接的な位置関係の例として、層「B」を覆って層「A」を形成するという本明細書における言及は、層「A」および層「B」の関係する特性および機能性が中間の層により実質的に変化しない限り、1つまたは複数の中間の層(例えば、層「C」)が層「A」と層「B」との間にあるという状況を含む。 Various embodiments of the present invention are described herein with reference to related drawings. Alternate embodiments may be devised without departing from the scope of the invention. Although various connections and positions (e.g., overlying, underlying, adjacent, etc.) are set forth in the following description and between elements in the drawings, the described functionality is maintained regardless of orientation. Those skilled in the art will recognize that many of the positional relationships described herein are orientation independent when maintained. These connections and/or positions may be direct or indirect, unless specified otherwise, and the invention is not limited in this respect. Thus, binding between entities may refer to either direct binding or indirect binding, and the positional relationship between entities may be direct or indirect. As an example of an indirect relationship, reference herein to forming layer "A" over layer "B" means that the associated properties and functionality of layer "A" and layer "B" are intermediate. Unless substantially varied by layer, includes the situation in which one or more intermediate layers (eg, layer "C") are between layer "A" and layer "B".

下記の定義および略語を、特許請求の範囲および明細書の解釈のために使用すべきである。本明細書において使用するように、「備える(comprises)」、「備えている(comprising)」、「含む(includes)」、「含んでいる(including)」、「有する(has)」、「有している(having)」、「含有する(contains)」、もしくは「含有している(containing)」という用語、またはこれらの任意の他の変形形態は、非排他的な包含関係をカバーするものである。例えば、一連の要素を含む組成、混合物、プロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもこれらの要素だけに限定される必要はないどころか、明示的には列挙されていない他の要素またはこのような組成、混合物、プロセス、方法、物品、もしくは装置に固有な他の要素を含むことができる。 The following definitions and abbreviations should be used for the interpretation of the claims and specification. As used herein, "comprises", "comprising", "includes", "including", "has", "has" The terms having," "contains," or "containing," or any other variation thereof, are intended to cover non-exclusive inclusion. is. For example, a composition, mixture, process, method, article, or apparatus that includes a set of elements need not necessarily be limited to those elements, but rather other elements or such that are not expressly listed. It can include other elements specific to a composition, mixture, process, method, article, or device.

加えて、「例示的な」という用語を、「例(example)、事例(instance)または実例(illustration)として働くこと」を意味するように本明細書では使用する。「例示的な」として本明細書において説明したいずれかの実施形態または設計を、他の実施形態または設計に対して好ましいまたは有利であると必ずしも解釈する必要はない。「少なくとも1つの」および「1つまたは複数の」という用語を、1以上の任意の整数、すなわち、1、2、3、4、等を含むように理解する。「複数の」という用語を、2以上の任意の整数、すなわち、2、3、4、5、等を含むように理解する。「接続」という用語は、間接「接続」および直接「接続」を含むことができる。 Additionally, the term "exemplary" is used herein to mean "serving as an example, instance, or illustration." Any embodiment or design described herein as "exemplary" is not necessarily to be construed as preferred or advantageous over other embodiments or designs. The terms "at least one" and "one or more" are understood to include any integer greater than or equal to 1, ie, 1, 2, 3, 4, and the like. The term "plurality" is understood to include any integer greater than or equal to 2, ie, 2, 3, 4, 5, and so on. The term "connection" can include indirect "connection" and direct "connection".

「1つの実施形態」、「ある実施形態」、「ある例の実施形態」、等への本明細書における言及は、記述した実施形態がある特定の特徴、構造、または特性を含むことができるが、すべての実施形態がその特定の特徴、構造、または特性を含んでも含まなくてもよいことを示す。その上、このような言い回しは、同じ実施形態を必ずしも参照する必要はない。さらに、ある特定の特徴、構造、または特性がある実施形態に関連して記述されるときには、明示的に記述されているか否かに拘わらず他の実施形態に関連してこのような特徴、構造、または特性に影響を及ぼすことが当業者の知識内であることが意図されている。 References herein to "one embodiment," "an embodiment," "an example embodiment," etc. may include certain features, structures, or characteristics of the described embodiment. indicates that all embodiments may or may not include that particular feature, structure, or property. Moreover, such phrases are not necessarily referring to the same embodiment. Further, when a particular feature, structure, or characteristic is described in connection with one embodiment, such feature, structure, or characteristic is described in connection with other embodiments, whether or not explicitly stated. , or properties are intended to be within the knowledge of those skilled in the art.

以降の説明の目的で、「上部(upper)」、「下部(lower)」、「右(right)」、「左(left)」、「垂直(vertical)」、「水平(horizontal)」、「最上部(top)」、「底部(bottom)」という用語およびこれらの派成物は、図面に向きを示されたように、記述した構造および方法に関係する。「上に横たわる(overlying)」、「頂部に(atop)」、「最上部に(on top)」、「上に位置する(positioned on)」または「頂部に位置する(positioned atop)」という用語は、第1の構造などの第1の要素が第2の構造などの第2の要素の上に存在することを意味し、ここでは界面構造などの介在する要素が第1の要素と第2の要素との間に存在してもよい。「直接接触」という用語は、第1の構造などの第1の要素および第2の構造などの第2の要素を、この2つの要素の界面のところに何らかの介在の導電性層、絶縁性層または半導体層なしに接続することを意味する。 For the purposes of the discussion below, "upper", "lower", "right", "left", "vertical", "horizontal", " The terms "top", "bottom" and derivatives thereof refer to the structures and methods described as oriented in the drawings. The terms "overlying", "atop", "on top", "positioned on" or "positioned atop" means that a first element, such as a first structure, resides above a second element, such as a second structure, where an intervening element such as an interfacial structure is the first element and the second may be present between elements of The term "direct contact" means that a first element, such as a first structure, and a second element, such as a second structure, are in direct contact with any intervening conductive, insulating layer at the interface of the two elements. Or it means connecting without a semiconductor layer.

例えば、「第2の要素に対して選択的に第1の要素」などの「に対して選択的に」という言い回しは、第1の要素をエッチングすることができ、そして第2の要素がエッチ・ストップとして作用できることを意味する。 For example, the phrase "selectively to", such as "selective to the first element relative to the second element", allows the first element to be etched and the second element to be etched. • Means that it can act as a stop.

「約(about)」、「実質的に(substantially)」、「ほぼ(approximately)」という用語、およびこれらの変形は、出願の提出の時点で利用可能な装置に基づく特定の量の測定に関連する誤差の程度を含むものである。例えば、「約」は、所与の値の±8%または5%または2%の範囲を含むことがある。 The terms "about," "substantially," "approximately," and variations thereof relate to measurements of specific quantities based on equipment available at the time of filing the application. It includes the degree of error to be made. For example, "about" can include ±8% or 5% or 2% of a given value.

本明細書においてこれまでに記したように、簡潔さの目的で、半導体デバイスおよび集積回路(IC)製造に関する従来技術を本明細書において詳細に説明することも説明しないこともある。背景として、しかしながら、本発明の1つまたは複数の実施形態を実装する際に利用することができる半導体デバイス製造プロセスのより一般的な説明を、ここで提供しよう。本発明の1つまたは複数の実施形態を実装する際に使用する具体的な製造作業を個別に知ることができるとはいえ、本発明の作業の説明した組み合わせまたは得られる構造あるいはその両方は、他に類を見ない。したがって、本発明による半導体デバイスの製造に関連して説明した作業の他に類を見ない組み合わせは、半導体(例えば、シリコン)基板に実行される様々な個々に知られている物理的および化学的プロセスを利用し、そのいくつかを、すぐ下の段落で説明する。 As previously noted herein, for the sake of brevity, the prior art relating to semiconductor device and integrated circuit (IC) manufacturing may or may not be described in detail herein. By way of background, however, a more general description of a semiconductor device manufacturing process that may be utilized in implementing one or more embodiments of the present invention will now be provided. Although the specific manufacturing operations used in implementing one or more embodiments of the invention may be known separately, the described combination of operations and/or resulting structures of the invention may be Like no other. Thus, the unique combination of the operations described in connection with the fabrication of semiconductor devices according to the present invention allows for various individually known physical and chemical processes to be performed on semiconductor (e.g., silicon) substrates. We use processes, some of which are described in the paragraphs immediately below.

一般に、ICへとパッケージングされるマイクロ-チップを形成するために使用する様々なプロセスは、4つの一般的なカテゴリ、すなわち、膜堆積、除去/エッチング、半導体ドーピング、およびパターニング/リソグラフィに分類される。堆積は、ウェハの上へと材料を成長させる、コーティングする、またはそれ以外には移動させる任意のプロセスである。利用可能な技術は、物理気相堆積(PVD)、化学気相堆積(CVD)、電気化学堆積(ECD)、分子線エピタキシ(MBE)、およびごく最近では、とりわけ原子層堆積(ALD)を含む。除去/エッチングは、ウェハから材料を取り除く任意のプロセスである。例は、エッチング・プロセス(ウェットまたはドライのいずれか)、および化学機械研磨(CMP)、等を含む。半導体ドーピングは、一般に拡散によりまたはイオン注入によりあるいはその両方により、例えば、トランジスタ・ソースおよびドレインをドーピングすることによる電気的特性の調整(modification)である。これらのドーピング・プロセスは、炉アニーリングまたは急速熱アニーリング(RTA)が続く。アニーリングは、注入したドーパントを活性化させるように働く。導体(例えば、ポリシリコン、アルミニウム、銅、等)および絶縁体(例えば、二酸化シリコン、窒化シリコン、等の様々な形態)の両方の膜が、トランジスタおよびその構成要素を接続しそして分離するために使用される。半導体基板の様々な領域の選択ドーピングは、基板の導電性が電圧の印加で変えられることを可能にする。これらの様々な構成要素の構造を作製することにより、最新のマイクロエレクトロニック・デバイスの複雑な回路を形成するために、数百万個のトランジスタを、作りそして一緒に配線することができる。半導体リソグラフィは、基板へのパターンの後の転写のため、半導体基板上への3次元レリーフ像またはパターンの形成である。半導体リソグラフィでは、フォトレジストと呼ばれる感光性ポリマにより、パターンを形成する。トランジスタおよび回路の数百万個のトランジスタを接続する多くの配線を作成する複雑な構造を作るために、リソグラフィおよびエッチ・パターン転写ステップが、複数回繰り返される。ウェハ上に焼き付けられるそれぞれのパターンを、これまでに形成したパターンに位置を合わせ、ゆっくりと導体、絶縁体および選択的にドープした領域を、最終デバイスを形成するために作る。 In general, the various processes used to form micro-chips that are packaged into ICs fall into four general categories: film deposition, removal/etching, semiconductor doping, and patterning/lithography. be. Deposition is any process that grows, coats, or otherwise transfers material onto a wafer. Available techniques include physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), electrochemical deposition (ECD), molecular beam epitaxy (MBE), and most recently atomic layer deposition (ALD), among others. . Stripping/etching is any process that removes material from a wafer. Examples include etching processes (either wet or dry), chemical mechanical polishing (CMP), and the like. Semiconductor doping is the modification of electrical properties, generally by diffusion and/or by ion implantation, for example, by doping transistor sources and drains. These doping processes are followed by furnace annealing or rapid thermal annealing (RTA). Annealing serves to activate the implanted dopants. Films of both conductors (e.g., polysilicon, aluminum, copper, etc.) and insulators (e.g., various forms of silicon dioxide, silicon nitride, etc.) are used to connect and isolate transistors and their components. used. Selective doping of various regions of a semiconductor substrate allows the conductivity of the substrate to be varied with the application of a voltage. By fabricating these various component structures, millions of transistors can be made and wired together to form the complex circuits of modern microelectronic devices. Semiconductor lithography is the formation of a three-dimensional relief image or pattern on a semiconductor substrate for subsequent transfer of the pattern to the substrate. In semiconductor lithography, a pattern is formed by a photosensitive polymer called photoresist. Lithography and etch pattern transfer steps are repeated multiple times to create complex structures that create many wires connecting transistors and millions of transistors in a circuit. Each pattern that is printed onto the wafer is aligned with previously formed patterns, slowly creating conductors, insulators and selectively doped regions to form the final device.

図のフローチャートおよびブロック図は、本発明の様々な実施形態による製造方法または作業方法あるいはその両方の可能性のある実装形態を図示している。方法の様々な機能/作業が、ブロックにより流れ図に表されている。いくつかの代替の実施形態では、ブロックに記した機能が、図に記したものとは違う順番で存在することがある。例えば、連続して示された2つのブロックが、含まれる機能に応じて、実際には、実質的に同時に実行されることがある、またはブロックを逆の順番でときには実行することがある。 The flowcharts and block diagrams in the Figures illustrate possible implementations of methods of manufacture and/or methods of operation in accordance with various embodiments of the present invention. Various functions/operations of the method are represented in the flow diagram by blocks. In some alternative implementations, the functions noted in the blocks may occur out of the order noted in the figures. For example, two blocks shown in succession may in fact be executed substantially concurrently, or the blocks may sometimes be executed in the reverse order, depending on the functionality involved.

政府支援の研究または開発に関する声明
この発明は、アメリカ国家安全保障局により認められた契約番号H98230-13-D-0173の下に政府援助により行われた。政府は、この発明にある程度の権利を有する。
STATEMENT REGARDING GOVERNMENT SPONSORED RESEARCH OR DEVELOPMENT This invention was made with government support under Contract No. H98230-13-D-0173 awarded by the National Security Agency. The Government has certain rights in this invention.

本発明の様々な実施形態の説明を、例示の目的で提示してきているが、網羅的であるまたは開示した実施形態に限定するものではない。多くの修正形態または変更形態が、記載した実施形態の範囲および思想から逸脱することなく当業者には明らかであろう。本明細書において使用した用語法は、実施形態の原理、実際的な応用もしくは市場において見出された技術に対する技術的な改善を最も良く説明するために、または当業者が本明細書において説明した実施形態を理解することを可能にするために選択された。 The description of various embodiments of the invention has been presented for purposes of illustration, but is not intended to be exhaustive or limited to the embodiments disclosed. Many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the described embodiments. The terminology used herein is used to best describe principles of embodiments, practical applications, or technical improvements over technology found in the market, or as described herein by those skilled in the art. It was chosen to make it possible to understand the embodiment.

Claims (19)

非超伝導金属の上に形成された第1の超伝導体および第2の超伝導体を含み、前記第1の超伝導体および前記第2の超伝導体がスペースによって互いに分離されて与えられる、超伝導-通常-超伝導ジョセフソン接合と、
前記超伝導-通常-超伝導ジョセフソン接合と並列に結合されるキャパシタと
を備える、超伝導キュービット。
comprising a first superconductor and a second superconductor formed on a non-superconducting metal, wherein said first superconductor and said second superconductor are provided separated from each other by a space , a superconducting-normal-superconducting Josephson junction, and
a capacitor coupled in parallel with the superconducting-normal-superconducting Josephson junction.
前記キャパシタは、前記超伝導-通常-超伝導ジョセフソン接合の前記第1の超伝導体および前記第2の超伝導体それぞれから延びた部分を含む、請求項1に記載の超伝導キュービット。 2. The superconducting qubit of claim 1, wherein the capacitor comprises portions of the superconducting-normal-superconducting Josephson junction extending from each of the first superconductor and the second superconductor. 前記キャパシタは、真空により分離された超伝導材料で形成される、請求項1または2に記載の超伝導キュービット。 3. The superconducting qubit of claim 1 or 2, wherein the capacitors are formed of superconducting material separated by vacuum. 前記スペースの寸法が約0.1~10ミクロンである、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の超伝導キュービット。 A superconducting qubit according to any one of claims 1 to 3, wherein the dimension of said space is about 0.1-10 microns. 前記非超伝導金属が半導体の上に形成される、請求項1ないし4のいずれかに記載の超伝導キュービット。 5. The superconducting qubit of any of claims 1-4, wherein the non-superconducting metal is formed on a semiconductor. 前記非超伝導金属が銅または白金を含む、請求項1ないし5のいずれかに記載の超伝導キュービット。 A superconducting qubit as claimed in any preceding claim, wherein the non-superconducting metal comprises copper or platinum. 第1の超伝導体と第2の超伝導体との間に形成された非超伝導金属を含み、前記第1の超伝導体および前記第2の超伝導体が分離されて与えられる、超伝導-通常-超伝導ジョセフソン接合と、
前記超伝導-通常-超伝導ジョセフソン接合と並列に結合されるキャパシタと
を備える、超伝導キュービット。
a superconductor comprising a non-superconducting metal formed between a first superconductor and a second superconductor, wherein said first superconductor and said second superconductor are provided separately; a conducting-normal-superconducting Josephson junction;
a capacitor coupled in parallel with the superconducting-normal-superconducting Josephson junction.
前記キャパシタは、前記超伝導-通常-超伝導ジョセフソン接合の前記第1の超伝導体および前記第2の超伝導体それぞれから延びた部分を含む、請求項7に記載の超伝導キュービット。 8. The superconducting qubit of claim 7, wherein the capacitor includes portions of the superconducting-normal-superconducting Josephson junction extending from each of the first superconductor and the second superconductor. 前記非超伝導金属が、前記第1の超伝導体および前記第2の超伝導体の両方の一部の最上部に形成される、請求項7または8に記載の超伝導キュービット。 9. The superconducting qubit of claim 7 or 8, wherein the non-superconducting metal is formed on top of portions of both the first superconductor and the second superconductor. 前記非超伝導金属、前記第1の超伝導体、および前記第2の超伝導体が、基板の一部分の上にそれぞれ形成される、請求項7ないし9のいずれかに記載の超伝導キュービット。 10. The superconducting qubit of any of claims 7-9, wherein the non-superconducting metal, the first superconductor, and the second superconductor are each formed over a portion of a substrate. . 超伝導キュービットを製造する方法であって、
非超伝導金属の上に形成された第1の超伝導体および第2の超伝導体を含み、前記第1の超伝導体および前記第2の超伝導体が、スペースによって互いに分離されて与えられる、超伝導-通常-超伝導ジョセフソン接合を設けることと、
前記超伝導-通常-超伝導ジョセフソン接合と並列にキャパシタを結合することと
を含む、方法。
A method of manufacturing a superconducting qubit, comprising:
a first superconductor and a second superconductor formed on a non-superconducting metal, wherein the first superconductor and the second superconductor are separated from each other by a space; providing a superconducting-normal-superconducting Josephson junction,
coupling a capacitor in parallel with the superconducting-normal-superconducting Josephson junction.
前記キャパシタは、前記超伝導-通常-超伝導ジョセフソン接合の前記第1の超伝導体および前記第2の超伝導体それぞれから延びた部分を含む、請求項11に記載の方法。 12. The method of claim 11, wherein said capacitor comprises a portion of said superconducting-normal-superconducting Josephson junction extending from each of said first superconductor and said second superconductor. 前記スペースの寸法が約0.1~10ミクロンである、請求項11または12に記載の方法。 13. The method of claim 11 or 12, wherein the dimensions of said spaces are about 0.1-10 microns. 前記非超伝導金属が半導体の上に形成される、請求項11ないし13のいずれかに記載の方法。 14. The method of any of claims 11-13, wherein the non-superconducting metal is formed over a semiconductor. 前記非超伝導金属が銅または白金を含む、請求項11ないし14のいずれかに記載の方法。 15. The method of any of claims 11-14 , wherein the non-superconducting metal comprises copper or platinum. 超伝導キュービットを製造する方法であって、
第1の超伝導体と第2の超伝導体との間に形成された非超伝導金属を含み、前記第1の超伝導体および前記第2の超伝導体が分離されて与えられる、超伝導-通常-超伝導ジョセフソン接合を設けることと、
前記超伝導-通常-超伝導ジョセフソン接合と並列にキャパシタを結合することと
を含む、方法。
A method of manufacturing a superconducting qubit, comprising:
a superconductor comprising a non-superconducting metal formed between a first superconductor and a second superconductor, wherein said first superconductor and said second superconductor are provided separately; providing a conducting-normal-superconducting Josephson junction;
coupling a capacitor in parallel with the superconducting-normal-superconducting Josephson junction.
前記キャパシタは、前記超伝導-通常-超伝導ジョセフソン接合の前記第1の超伝導体および前記第2の超伝導体それぞれから延びた部分を含む、請求項16に記載の方法。 17. The method of claim 16, wherein said capacitor comprises a portion of said superconducting-normal-superconducting Josephson junction extending from each of said first superconductor and said second superconductor. 前記非超伝導金属が、前記第1の超伝導体および前記第2の超伝導体の両方の一部の最上部に形成される、請求項16または17に記載の方法。 18. A method according to claim 16 or 17, wherein said non-superconducting metal is formed on top of portions of both said first superconductor and said second superconductor. マイクロ波デバイスを形成する方法であって、
超伝導キュービットであって、第1の超伝導体と、第2の超伝導体と、前記第1の超伝導体および第2の超伝導体の間にある非超伝導金属とを有し、前記第1の超伝導体および前記第2の超伝導体が互いに分離されて与えられる超伝導-通常-超伝導ジョセフソン接合と、前記超伝導-通常-超伝導ジョセフソン接合と並列に結合されるキャパシタとを備える前記超伝導キュービットを設けることと、
前記超伝導キュービットに読出し共振器を結合することと
を含む、方法。
A method of forming a microwave device, comprising:
A superconducting qubit comprising a first superconductor, a second superconductor, and a non-superconducting metal between the first superconductor and the second superconductor. , a superconducting-normal-superconducting Josephson junction in which said first superconductor and said second superconductor are provided separately from each other and coupled in parallel with said superconducting-normal-superconducting Josephson junction. providing the superconducting qubit comprising a capacitor that
coupling a readout resonator to the superconducting qubit.
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